Сколько молекул атф и какой продукт реакции
Гликолиз — процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты, не является мембранозависимым процессом. Он происходит в цитоплазме. Однако ферменты гликолиза связаны со структурами цитоскелета. Суть гликолиза состоит в том, что молекула глюкозы (C6H12O6) без участия кислорода распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (СН3СОСООН). При этом окисление идет за счет отщепления от молекулы глюкозы четырех атомов водорода, связывающихся со сложным органическим веществом НАД с получением двух молекул НАД•Н. Выделяющаяся при этом энергия запасается (40% от общего количества) в виде макроэргических связей двух молекул АТФ. 60% энергии выделяется в виде тепла. При последующем окислении НАД•Н получается еще 6 молекул АТФ. Таким образом, полный энергетический выход гликолиза в анаэробных условиях составляет 8 молекул АТФ.
На схеме в рамках обозначены исходные субстраты и конечные продукты гликолиза, цифрами в скобках — число молекул.
Для распада и частичного окисления молекулы глюкозы требуется протекание 11 сложных последовательных реакций.
Реакции гликолиза
Ход реакций
Ферменты, Активаторы, ингибиторы
Подготовительная стадия гликолиза
Стадия активации глюкозы проходит в 5 реакций, в ходе которых 1 молекула гексозы (глюкозы) расщепляется на 2 молекулы триоз-глицеральдегидфосфата
1. Необратимая реакция фосфорилирования глюкозы
Процесс гликолиза начинается с фосфорилирования глюкозы за счет АТФ — первая реакция. Это первая пусковая реакция гликолиза. Ее результатом является глюкозо-6-фосфат, имеющий отрицательный заряд. В гликолизе может участвовать не только глюкоза, но и другие гексозы (фруктоза), но в результате фосфорилирования и активации все равно образуется глюкозо-6-фосфат.
фермент: гексокиназа
Активаторы: АДФ, Н3РO4.
Ингибиторы: глюкозо-6-Ф, фосфоенолпируват.
2. Обратимая реакция изомеризации глюкозо-6-фосфата
Во второй реакции происходит изомеризация (внутримолекулярные перестройки) глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат.
фермент: глюкозо-6-фосфатизомераза
3. Необратимая реакция фосфорилирования фруктозо-6-фосфата (ключевая стадия гликолиза)
В третьей реакции происходит фосфорилирование (присоединение остатка ортофосфорной кислоты) фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-дифосфата. При этом затрачивается еще одна молекула АТФ (уже вторая) — это вторая пусковая реакция гликолиза. Она идет в присутствии Mg2+ и является необратимой, так как сопровождается масштабным уменьшением свободной энергии.
фермент: фосфофруктокиназа
Активаторы: АДФ, АМФ, Н3РO4, К+.
Ингибиторы: АТФ, цитрат, НАДН.
4. Обратимая реакция дихотомического расщепления фруктозо-1,6-дифосфата
В четвертой реакции гликолиза происходит расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.
фермент: алъдолаза
5. Обратимая реакция изомеризации дигидроксиацетона-3-фосфат в глицеральдегид-3-фосфат
В пятой реакции происходит изомеризация полученных триозофосфатов. На этом заканчивается первая стадия гликолиза.
фермент: триозофосфатизомераза
Стадия генерации АТФ
Проходит в 6 реакций (или 5), в ходе которых энергия окислительных реакций трансформируется в химическую энергию АТФ (субстратное фосфорилирование).
6. Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфоглицерата (реакция гликолитической оксиредукции)
В шестой реакции происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной. Выделившийся Н+ акцептируется NAD, который восстанавливается до NADH. Освобождающаяся энергия затрачивается для образования высокоэнергетической связи 1,3-бифосфоглицерата (1,3-бифосфоглицериновая кислота).
фермент: глицералъдегид-3-фосфат-дегидрогеназа
7. Субстратное фосфорилирование АДФ (7)
В седьмой реакции фосфорильная группа 1,3-бифосфоглицерата переносится на ADP, в результате чего образуется АТР (напоминаем, что следует иметь в виду две параллельные цепи реакций, с участием двух молекул триоз, образовавшихся из одной молекулы гексозы, следовательно, синтезируется не одна, а две молекулы АТР).
фермент: фосфоглицераткиназа
8. Реакция изомеризации 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат
В восьмой реакции гликолиза происходит перенос фосфатной группы с третьего атома углерода на второй. В результате образуется 2-фосфоглицерат (2-фосфоглицериновая кислота).
9. Реакция енолизации
Девятая реакция сопровождается внутримолекулярными окислительно-восстановительными процессами, в результате которых образуется фосфоенолпируват (фосфоенолпировиноградная кислота) с высокоэнергетической связью во втором атоме углерода и отщепляется молекула воды
фермент: енолаза
10. Реакция субстратного фосфорилирования
В ходе десятой реакции фосфорильная группа переносится на ADP. При этом синтезируется АТР и пируват (пировиноградная кислота). Эта реакция также необратима, поскольку высокоэкзергонична.
фермент: пируваткиназа
11. Реакция обратимого восстановления пировиноградной кислоты до молочной кислоты (в анаэробных условиях)
Если после гликолиза следует аэробное расщепление, пируват мигрирует в матрикс митохондрий, где, взаимодействуя с коэнзимом-А, участвует в образовании ацетил-СоА. В анаэробных условиях пируват при участии NADH восстанавливается до лактата (молочной кислоты), который при этом является конечным продуктом гликолиза. Затем в аэробных условиях лактат может обратно превратиться в пируват и окислиться в митохондриях.
фермент: лактатдегидрогеназа
1. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.
2. Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.
3. Биохимия в схемах и таблицах / И. В. Семак — Минск — 2011.
1729. Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках амебы на подготовительном этапе
энергетического обмена, в процессе гликолиза и в процессе дыхания при окислении фрагмента молекулы гликогена, состоящего из 12 остатков глюкозы? Ответ запишите в виде последовательности цифр в порядке их убывания.
Верный ответ: 432 24 0
Числа записаны «в порядке их убывания». На этапе дыхания (кислородном этапе) синтезируется 432 молекулы АТФ (12 × 36 = 432), на этапе гликолиза (12 × 2 = 24), на подготовительном этапе АТФ не синтезируется — 0 АТФ.
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 1729.
1785. Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках гриба на подготовительном этапе
энергетического обмена, в процессе гликолиза и в процессе дыхания при окислении
фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 6 остатков глюкозы?
Ответ запишите в виде последовательности цифр, в порядке их убывания.
Верный ответ: 216 12 0
На первом подготовительном этапе энергетического обмена не образуется молекул АТФ (0)
На втором этапе (гликолиз) из одной молекулы глюкозы образуются 2 молекулы пировиноградной кислоты, а выделившаяся энергия запасается в двух молекулах АТФ, следовательно из шести молекул глюкозы образуется двенадцать молекул АТФ (2 × 6 = 12)
На третьем этапе в процессе дыхания из одной молекулы глюкозы (двух молекул пировиноградной кислоты) образуется тридцать шесть молекул АТФ, следовательно из шести молекул глюкозы образуется двести шестнадцать молекул АТФ (6 × 36 = 216)
В ответ нужно записать цифры в порядке их убывания: 216 12 0
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 1785.
1811. Все приведенные ниже признаки, кроме трех, можно использовать для определения
процессов энергетического обмена. Определите три признака, «выпадающих» из общего
списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1. образуется пировиноградная кислота2. синтезируется белок на рибосоме3. биологическое окисление протекает в митохондриях4. на кислородном этапе происходят циклические реакции5. на подготовительном этапе синтезируются 2 молекулы АТФ6. образуются углеводы
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 1811.
1943. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений,
в которых допущены ошибки, исправьте их.
(1)Фотосинтез и клеточное дыхание играют важнейшую роль в жизнедеятельности растений. (2)Фотосинтез необходим для синтеза органических веществ из неорганических. (3)Первая стадия фотосинтеза – световая, при ней энергия света запасается в виде АТФ. (4)При этом выделяется кислород в качестве побочного продукта. (5)Темновая стадия, при которой АТФ расходуется на синтез глюкозы, у всех растений происходит ночью, в темноте. (6)Клеточное дыхание, в свою очередь, происходит только днём, поскольку для него необходим кислород, выделяющийся при фотосинтезе. (7)Ночью же для жизнедеятельности растения используется запасённая в виде АТФ энергия солнечного света.
Ошибки допущены в предложениях 5, 6, 7:
5) Темновая стадия (светонезависимая), при которой АТФ расходуется на синтез глюкозы, у всех растений происходит как ночью, в темноте, так и днем, на свету
6) Клеточное дыхание происходит постоянно (как днем, так и ночью) поскольку для него необходим кислород воздуха или кислород, выделяющийся при фотосинтезе (для клеточного дыхания подойдет любой кислород)
7) Ночью основным источником энергии является клеточное дыхание (окисление органических веществ)
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 1943.
1979. Все перечисленные ниже понятия, кроме трех, употребимы при описании процесса энергетического обмена. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1. анаболизм2. синтез белка3. гликолиз4. репликация5. диссимиляция6. окисление
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 😉
При обращении указывайте id этого вопроса — 1979.
Для вас приятно генерировать тесты, создавайте их почаще
МБОУ «Карагайская СОШ № 2»
с. Карагай, Пермский край
Биология: подготовка к ЕГЭ
Задание 27
(часть 2)
Подготовила:
Трефилова Раиса Поликарповна,
учитель биологии,
МБОУ «Карагайская СОШ № 2»
Карагай — 2018
Пояснительная записка
В КИМах ЕГЭ по биологии в линии 27 проверяется умение обучающихся выполнять задания по цитологии. Во второй части методического ресурса предлагаю вопросы и биологические задачи по теме: «Энергетический обмен». В материале даны сведения о требованиях к выполнению и оценке заданий линии 27 по биологии. Представлено 6 задач с анализом ответов и 5 задач для самостоятельного решения. Даны критерии оценки задачи.
Ресурс можно использовать в 10 классе при изучении соответствующих тем
Цель: Знакомство с правилами выполнения и заданиями линии 27 при подготовке к ЕГЭ.
Задачи:
1. Информировать учащихся 11 класса о требованиях к выполнению заданий линии 27 по биологии по теме «Энергетический обмен».
2. Познакомить с кодификатором, спецификацией и образцами заданий.
3. Мотивировать учащихся к успешной подготовке к выполнению заданий по процессам катаболизма.
Обращаем внимание учащихся на оценку задания!
Критерии к оцениванию ответа | Баллы |
Ответ правильный и полный, включает в себя все указанные элементы | 3 |
Ответ включает два из указанных элементов и не содержит биологических ошибок, или ответ включает 3 элемента, но содержит ошибку. | 2 |
Ответ включает 1 элемент и не содержит биологических ошибок, или ответ включает 2 элемента, но содержит ошибку. | 1 |
Ответ неправильный | |
Максимальный балл | 3 |
Теоретическое обоснование темы
Этапы энергетического обмена:
1. Подготовительный (в пищеварительном канале, лизосомах ферментами):
крахмал → глюкоза (Е рассеивается); белки→ аминокислоты; жиры→ глицерин и жирные кислоты;
2. Бескислородный «гликолиз» (в цитоплазме): глюкоза → 2 ПВК (или 2 молочной к-ты) + 2 АТФ
3. Кислородный этап, «дыхание», «энергетический этап» или «гидролиз» (в митохондриях): ПВК → СО2 + Н 2О + 36 АТФ
Эффективность: Полное окисление: 1 молекула глюкозы = 38 АТФ;
Бескислородное окисление, «гликолиз»: 1 глюкоза = 2 АТФ
(Неполное окисление при недостатке кислорода: 1 глюкоза = 2 АТФ);
Кислородный этап, «дыхание», «аэробное окисление», «энергетический этап» или «гидролиз» = 36 АТФ.
В том числе: а) цикл Кребса = 2 АТФ
б) окислительное фосфорилирование (дыхательная цепь) = 34 АТФ;
Уравнения: Реакция полного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 ––> 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
(сокращенное уравнение: C6H12O6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38 АТФ)
Гликолиз (сокращенно): C6H12O6 →2 C3H6O3 (ПВК) + 2АТФ
Реакция неполного расщепления глюкозы (при недостатке кислорода):
С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 → 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О + 200 кДж
(молочная к-та)
Сокращённо: C6H12O6 → 2C3H6O3 +2АТФ
Спиртовое брожение: С6Н12О6 → 2СО2+2С2Н5ОН +2 АТФ (сокращенно)
Количество энергии, запасенной в одной молекуле АТФ: 40кДЖ
Примеры заданий ЕГЭ по линии 27 (часть 2)
1. В процессе гидролиза образовалось 1620 молекул АТФ. Определите, какое количество глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате бескислородного и полного этапов катаболизма. Ответ поясните.
2. В цикл Кребса вступило 56 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению? Сколько молекул АТФ образовалось при гликолизе и аэробном этапе? Каков суммарный энергетический эффект?
3. Сколько молекул АТФ образуется в клетках эукариот при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 100 остатков глюкозы?
4. В процессе гликолиза образовалось 400 молекул пирувата (ПВК или пировиноградная кислота). Сколько молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в процессе клеточного дыхания?
5. Человек при беге со средней скоростью расходует за 1 минуту 24 кДж энергии. Определите, сколько граммов глюкозы расходуется за 25 минут бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве.
6. В процессе диссимиляции произошло расщепление 4 молей глюкозы, из которых полному расщеплению подверглись только 3 моля. Определите: А) Сколько молей молочной кислоты образовалось? Б) Сколько при этом образовалось АТФ? В) Какое количество энергии в них аккумулировано? Г) Сколько молей СО2 образовалось?
Д) Сколько молей О2 израсходовано?
Ответы
Задача1.
Оформление задачи.
Дано: n (АТФ)= 1620
Найти:
n (глюкозы)-?
n (АТФ общ.) -?
n (АТФ бескисл. этапа)-?
Решение:
1. При гидролизе (бескислородном этапе) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ . Определяем количество молекул глюкозы, которое образовало 1620 молекул АТФ:
n (глюкозы) =1620 : 36 = 45 молекул глюкозы.
2. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК) с образованием двух молекул АТФ, следовательно, из 45 молекул глюкозы образовалось:
n (АТФ бескисл. этапа) = 45 х2 = 90 молекул АТФ.
3. При полном расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Находим кол-во АТФ, образующееся при разложении 45 молекул АТФ:
n (АТФ общ.) = 45 х 38 = 1710 молекул АТФ.
Ответ: 1) Число молекул глюкозы = 45.
2) При гликолизе образуется 90 молекул АТФ.
3) Полный энергетический эффект = 1710 молекул АТФ.
Задача 2.Оформляется по образцу первой задачи.
Краткий ответ.
1. Если при разложении одной молекулы глюкозы образуется 2 ПВК, то при образовании 56 молекулы ПВК разложилось 28 молекул глюкозы: 56 : 2 = 28.
2. При гликолизе 1 молекулы глюкозы выделяется 2 молекулы АТФ,
При гликолизе 28 молекул глюкозы образуется 56 молекул АТФ.
3. При клеточном дыхании (аэробном этапе) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, из 28 молекул глюкозы образуется: 36 х28 = 1008 молекул АТФ.
4. Общий энергетический эффект = 56 + 1008 = 1064 (молекул АТФ).
Задача 3.
Краткий ответ.
1. Из фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 100 остатков глюкозы, образуется 100 молекул глюкозы.
2. При полном окислении 1 молекулы глюкозы в клетках эукариот образуется 38 молекул АТФ.
3. При окислении 100 молекул глюкозы образуется: 38 х100 = 3800 (молекулы АТФ)
Задача 4.
Краткий ответ.
1. При гликолизе (бескислородный этап катаболизма) 1 молекула глюкозы образует 2 молекулы пирувата, следовательно, гликолизу подверглось: 400 : 2 = 200 (молекул глюкозы).
2. Кислородное дыхание – третий этап энергетического обмена, в результате которого из 1 молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ.
3. Из 200 молекул глюкозы образуется : 36 х 200 = 7200 (молекул АТФ).
Задача 5.
Краткое решение.
1. Определяем сколько энергии необходимо мышцам для работы: 24 кДж × 25 мин = 600 кДж
2. Энергия может быть только в виде АТФ, узнаем сколько необходимо моль АТФ: 600 кДж : 40 кДж = 15 моль
3. По уравнению С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 ––> 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
определяем, сколько глюкозы при расщеплении образует это количество АТФ:
1 моль (C6H12O6) — 38 моль (АТФ) x = 0,4 моль (C6H12O6)
x моль (C6H12O6) — 15 моль (АТФ)
4. Переведѐм количество глюкозы в граммы:
1 моль (C6H12O6) — 180 г x = 72 г (C6H12O6)
0,4 моль (C6H12O6) — x г
Ответ: мышцы ног за 25 мин бега израсходуют 72 г глюкозы.
Задача 6.
Краткое решение.
Реакция неполного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 ––> 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О + 200 кДж
молочная к-та
А) молочной кислоты – 2 моля;
Б) АТФ – 2 моля;
В) 1 моль АТФ – 40 кДЖ, следовательно 40 х 2 = 80 кДж.
Реакция полного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 ––> 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
Поскольку полному расщеплению подверглись 3 моля глюкозы, то:
3 С6Н12О6 + 3 х 38 АДФ + 3 х 38 Н3РО4 + 3 х 6 О2 ––> 3 х 6 СО2 + 3 х 38 АТФ + 3 х 42 Н2О
или:
Б) АТФ = 3 х 38 = 114 молей;
В) 3 х 38 х 40 = 4560 кДж;
Г) СО2 = 6 х 3 = 18 молей;
Д) О2 = 6 х 3 = 18 молей.
Теперь сложим данные:
А) молочной кислоты образовалось 2 моля;
Б) АТФ синтезировано 114 + 2 = 116 молей;
В) энергии 4560 кДж + 80 кДж = 4640 кДж;
Г) СО2 – 18 молей;
Д) О2 – 18 молей.
Решите самостоятельно
1. В диссимиляцию вступило 32 молекулы глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.
2. В цикл Кребса вступило 6 молекул ПВК. Определите количество АТФ после энергетического этапа, суммарный эффект диссимиляции и количество молекул глюкозы, вступившей в диссимиляцию.
3.В процессе диссимиляции произошло расщепление 13 молей глюкозы, из которых полному расщеплению подверглись только 5 молей. Определите: А) Сколько молей молочной кислоты образовалось? Б) Сколько при этом образовалось АТФ? В) Какое количество энергии в них аккумулировано?
4. При выполнении упражнений мышцы обеих рук за 1 мин расходуют 20 кДж энергии. Определите: А) Сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы за 15 мин при условии, что кислород в мышцы доставляется кровью в достаточном количестве? Б) Накапливается ли молочная кислота в мышцах?
5. Сколько молекул АТФ будет синтезироваться в клетках эукариот при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 70 остатков глюкозы? Ответ поясните.
Источники информации:
1. Калинова Г.С. Биология.Типовые тестовые задания. – М.: издательство «Экзамен», 2017.
2. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. Подготовка к ЕГЭ-2013: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко, С.И.Колесников. – Ростов-на-Дону: Легион, 2012.
3. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. Подготовка к ЕГЭ-2014: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко, С.И.Колесников. – Ростов-на-Дону: Легион, 2013.
4. https://studopedia.ru/7_107246_tema-energeticheskiy-obmen-i-fotosintez.html — энергетический обмен и фотосинтез
5. Решение задач по цитологии. Для учащихся 10 -11 классов / МБОУ СОШ №3 с УИОП им. Г. Панфилова; сост. И.Г. Фунтова. – Анжеро-Судженск, 2016.
6. Учебник по биологии, УМК любой.